Om nuvarande klimat- och grödförbättringstrender fortsätter in i framtiden, Mellanvästra majsodlare som idag förlitar sig på nederbörd för att vattna sina grödor kommer att behöva bevattna sina åkrar, en ny studie finner. Detta kan dra ner vattendrag, stör vattendrag och floder, och skapa konflikter mellan jordbruks- och andra mänskliga och ekologiska behov av vatten, säger forskare.

Studien, rapporteras i tidningen Ekosfär , beräknat i vilken utsträckning varmare förhållanden som förväntas i mitten av århundradet kommer att dra mer fukt från majsväxter, sade professor i växtbiologi vid University of Illinois, Evan DeLucia, som ledde studien.

"När atmosfären värms, det torkar, och så ökar dragningen av vatten att gå från växter till atmosfären, "DeLucia sa." Atmosfärens förmåga att dra vatten från växter bestäms av dess 'ångtrycksunderskott'.

"Om du lägger till detta den decennier gamla trenden mot större, mer produktiva majsväxter, du ser en övergripande ökning av vattenanvändning och vattenförlust genom växtblad - utan jämförbara ökningar av nederbörd för att motverka underskottet, " han sa.

I dag, Genomsnittligt majsutbyte i Mellanvästern är ungefär 170 bushel per tunnland, Sa DeLucia. Detta är upp från cirka 120 bushels per tunnland 1990.

"Om denna trend fortsätter, det beräknade avkastningen år 2050 skulle vara 230-240 bushel per tunnland i genomsnitt över hela Mellanvästern, "sa han." Om du vill ha mer majs, då måste du ha en större växt, och en större anläggning kommer att använda mer vatten. "

Nederbörden förväntas inte öka tillräckligt i Mellanvästern för att kompensera för torkningsförhållandena i den varmare atmosfären, fann forskarna.

"Vi får mer intensiva stormar på våren och mindre regn på sensommaren, "Sade DeLucia. Men den totala mängden nederbörd förväntas inte förändras mycket under de kommande decennierna.

Även utan ökningar i anläggningens storlek och produktivitet, uppvärmningsförhållandena ensam kommer att kräva en mycket större efterfrågan på vatten, laget hittade.

"Vi visar att när underskottet i ångtryck ökar, för att upprätthålla nuvarande majsavkastning krävs en stor expansion av bevattning, större än trefaldigt, i områden som för närvarande stöds av regn, "skrev forskarna.

Vissa strategier kan hjälpa till att motverka torkningsförhållandena, Sa DeLucia. Användningen av minsta jordbearbetning och mulcher kan minska hastigheten på vattenförlust från jorden. Och att odla eller genetiskt modifiera växter för att avskilja mer klorofyll i sina nedre blad och mindre i toppen gör att fotosyntesen kan gå mer effektivt närmare marken, där förhållandena är fuktigare. Detta kommer att minska mängden fukt som förloras när växter öppnar porerna i sina löv för att ta upp koldioxid under fotosyntesen. En forskningsinsats för att göra detta pågår i laboratoriet för U. av I. växtbiologiprofessor Donald Ort.